Бойлер косвенного нагрева: принцип работы и правила самостоятельного подключения

Принцип работы накопительного бойлера

Жидкость накапливается в специализированной емкости. Нагрев осуществляет один или несколько ТЭНов. В зависимости от вида изделия производители устанавливают электрические нагреватели двух типов:

1. Мокрый. ТЭН полностью погружается в накопительную емкость.
2. Сухой. Нагреватель помещен в специализированный кожух, предотвращающий попадание влаги на токоведущие части.

При открывании крана содержимое накопителя поступает наружу по патрубку для отбора горячей воды. Давление в баке падает и открывается обратный клапан. Жидкость из системы ХВС поступает в накопитель.

Принцип действия накопительного бойлера. Источник фото: remontik.org

По достижению жидкостью определенной температуры срабатывает термостат, который может быть установлен как в совокупности с нагревателем, так и отдельно.

Он разрывает электрическую цепь, тем самым отключая ТЭН от сети питания. По мере остывания воды в накопителе термостат включает нагреватель и осуществляется подогрев содержимого бака.

Выбираем косвенный бойлер

Чтобы правильно подобрать резервуар косвенного нагрева для частного дома или квартиры, выясните следующие моменты:

1. Число постоянно проживающих людей и режим водоразбора. Цель – рассчитать общий расход санитарной горячей воды.
2. Производительность водонагревателя ограничена мощностью котла и солнечного коллектора. Если источник тепла еще не установлен, подбирайте отопительное оборудование с учетом запаса мощности 50—100% на загрузку бойлера.
3. Отведите место под размещение аппарата и продумайте способ монтажа – настенный либо напольный.
4. Определитесь с функционалом нагревателя – нужен ли ТЭН, второй теплообменник.

Расчет потребления воды из системы ГВС мы предлагаем вести по минимальным показателям. В сутки 1 человеку требуется 20 л теплой воды на помывку (душ) и 12 литров – для хозяйственных нужд, всего – 32 л. Значит, семье из 2 чел. понадобится бойлер полезным объемом 50…80 л, для троих жильцов – минимум 100 литров. Если хочется наполнять ванну, выбираем танк на 120 л и более. Упрощенный алгоритм подбора отражен в таблице:

Скорость нагрева бака сильно зависит от мощности теплогенератора. Если здание отапливается котлом 10—15 кВт, ставить накопитель на 200 л бессмысленно – пока вода нагреется, дом успеет остыть. Дело в том, что приоритет загрузки бойлера выше, нежели отопление. Упрощенно: пока бочка не прогреется до нужной температуры, радиаторная сеть не получит требуемое количество тепла.

Приведем пример расчета мощности котла:

1. Исходные данные: объем бойлера составляет 200 литров, температура в системе ХВС – плюс 10 °С, ГВС – 50 градусов.
2. Для нагрева 1 кг воды на 1 градус потребно 1.16 Вт тепловой энергии. Считаем расход теплоты за 1 час: 1.16 х 200 х (50 — 10) = 9.28 кВт.
3. Чтобы сократить время загрузки вчетверо (до 15 мин), нужно подать в 4 раза больше энергии – 9.28 х 4 = 37.12 кВт. Результат: мощность отопительного агрегата в максимальном режиме – 40 кВт, иначе бойлер станет нагреваться дольше.

Общие рекомендации по выбору «косвенника»:

если позволяет бюджет, лучше купить нагреватель типа «емкость в емкости» — аппарат более эффективен в работе, обслуживание – только ежегодная промывка; всегда выясняйте полезную вместительность резервуара – она меньше заявленных габаритов на 10—30% из-за объема, занимаемого теплообменником;

накопитель большой емкости лучше брать в напольном исполнении; для жилища в многоквартирном доме подойдет горизонтальный бойлер, подвешиваемый ближе к потолку; при отсутствии солнечных коллекторов стоит обратить внимание на комбинированные модели, обеспечивающие работу ГВС в течение теплого периода; минимальная толщина стенок эмалированного бака должна составлять 2 мм. Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле

Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше

Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле. Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше.

Виды водонагревателей косвенного нагрева

Существует несколько типов этого оборудования. Перед покупкой стоит учесть, для какого вида жилья оно предназначено:

Обратите внимание: КАК ВЫБРАТЬ БОЙЛЕР: 9 ГЛАВНЫХ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВЕННОГО ПРИБОРА 

Бойлер косвенного нагрева с ТЭНом  

Этот тип нагревателя завоевал немалую популярность среди покупателей. Причина в том, что он гарантирует подачу горячей воды вне зависимости от того, включен ли котел автономного отопления

Летом это условие чрезвычайно важно

Концепция работы оборудования с ТЭНом проста – в отопительный период для подогрева воды используется змеевик (трубчатый нагреватель). В спиральном теплообменнике  циркулирует горячая вода, которая используется в роли теплоносителя. Она поступает в змеевик из автономной системы отопления. Летом бойлер подогревает воду с помощью электрического ТЭНа.

Нагреватели с ТЭНом существуют двух видов:

• мокрый;
• сухой.

В первом случае у ТЭНа происходит контакт с водой, во втором случае это исключается. «Сухой» бойлер обладает очевидным преимуществом – на нем не появляется накипь и ему реже требуется чистка. Также он не допускает возникновения короткого замыкания. 

Советуем изучить: КАК ВЫБРАТЬ ЭКОНОМНЫЙ БОЙЛЕР? 3 ВАЖНЫХ ПАРАМЕТРА

Система «бак в баке»

Эта модель водонагревателя считается более совершенной, поскольку имеет еще один встроенный бак. В него поступает вода, которая затем подается в трубы.

Как работает бойлер косвенного нагрева «бак в баке»? Подогрев происходит благодаря тому, что у стенок меньшего бака циркулирует кипяток из радиаторов. Учитывая, что площадь подогрева тут больше, чем у змеевика, нагрев происходит быстрее. 

Если в бойлере предусмотрен ТЭН, его устанавливают в первичную оболочку. Эта конструкция обеспечивает чистоту воды и продолжительную службу техники. 

Комбинированный водонагреватель с газовым котлом

Наличие котла, такого как, например, BOSCH Gaz 2000 W WBN 2000-24C RN, упрощает подогрев воды зимой для частного дома, не имеющего подключения к центральной системе отопления. Такая установка также заметно уменьшает счета за коммунальные услуги, если квартира подключена к газопроводу.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева предполагает получение теплоносителя из системы автономного отопления. Внутри этого водонагревателя находится газоход, газовые блоки, горелка, а также электроника, которая контролирует весь процесс. 

Благодаря особенностям конструкции происходит нагрев бака с водой, которая затем используется по своему прямому назначению в водоснабжении. 

Комбинированный водонагреватель не предусматривает наличие ТЭН, как, например, у некоторых бойлеров ARISTON. Очевидным плюсом тут будет автономность и скорость подогрева

Накопительный бойлер

Эта модель считается классической, поскольку подогрев жидкости в ней осуществляется металлическим змеевиком. Очевидный плюс здесь состоит в том, что воду в нем можно нагреть почти до кипятка. 

Накопительный бойлер прост по своей конструкции и эффективен в работе. Длительность подогрева воды зависит от требуемой температуры. Обычно это занимает от 40 минут до 1,5 часа. 

Дополнительным преимуществом оборудования является его доступная цена

Если покупатель не планирует тратить значительные средства на покупку водонагревателя, ему стоит обратить внимание именно на этот тип нагревательных устройств. 

Бойлер с рециркуляцией

Чаще всего бойлер с рециркуляцией приобретается для гостиниц, многоквартирных домов, общежитий и других зданий, где нужна вода для нескольких санузлов. Также он великолепно подойдет для любых индивидуальных домохозяйств.

Работа оборудования такого типа предполагает применение насоса, благодаря которому вода распределяется по трубному кольцу. 

Полезно прочитать: КАКОЙ ИЗ 2 ТЭНОВ В БОЙЛЕРЕ ЛУЧШЕ СУХОЙ ИЛИ МОКРЫЙ? ВЫБИРАЕМ И ЭКОНОМИМ

Лучшие производители и цена

Компаний, специализирующихся на производстве косвенных бойлеров, тьма тьмущая. При покупке можно растеряться, потеряться и вообще сойти с ума. Поэтому я проанализировал отзывы простых покупателей и экспертов, поглядел обзоры, вымотал нервы продавцам-консультантам, и сделал вывод. Лучшими на мой взгляд (прошу не бранить меня, если не назову хорошие и достойные фирмы) изготовителями косвенных водонагревателей являются компании:

• «Ферроли» – цена от 400$;
• «Аристон» – цена от 200$;
• «Будерус» – цена от 800$;
• «Бош» – цена от 700$;
• «Термекс» – цена от 200$.

Что можно сказать? Дороговато, конечно. Но он и сэкономит прилично на электроэнергии (особенно сейчас, когда электроэнергия во многих районах предоставляется по приличной цене). Какой лучше производитель? Тут уже я не советчик, дорогие друзья. Как говорится, хозяин – барин. Но, лично моё мнение — это Будерус и Бош (уж очень мне нравится немецкое качество).

Расчёт основных параметров бойлера

Прежде чем приступить к поиску материала и непосредственно изготовлению, потребуется провести расчёт минимального объёма резервуара и рабочей длины теплообменника.

Объём и форма бака

Объём резервуара для воды напрямую зависит от количества жильцов, постоянно проживающих по месту установки оборудования. Считается, что в сутки человек расходует до 80 л воды. За расчётное значение рекомендуется брать 45–50 л на человека. При превышении нормы вода в баке будет застаиваться, что непременно скажется на её качестве.

Форма бака выбирается с учётом силы давления в водопроводной системе. Если давление низкое, то допускается использование самодельных бойлеров с квадратным резервуаром. При высоком давлении в системе можно использовать только оборудование со скруглённым дном и верхом.

Бойлеры с накопительным резервуаром квадратной и прямоугольной формы можно использовать только в системах водоснабжения с низким рабочим давлением

Дело в том, что повышенное давление способствует возникновению изгибающих усилий на стенках бака, поэтому резервуар квадратной или прямоугольной формы может деформироваться. Ёмкость с круглым дном более устойчива к деформациям за счёт лучшей обтекаемости.

Мощность и длина теплообменника

В вертикальных моделях косвенного нагрева в качестве теплообменника обычно используется змеевик из меди, расположенный между входным и выходным отверстием.

Змеевик для бойлера из медной трубы

Для самостоятельного изготовления лучше всего использовать медную трубу диаметром 10 мм. Такое изделие без труда гнётся руками без применения какого-либо инструмента. При использовании металлопластиковой трубы следует учитывать, что температура нагрева теплоносителя не должна быть более 90 оC, иначе труба деформируется, а стыки протекут — это приведёт к смешиванию воды в резервуаре.

Длина трубы, необходимая для изготовления змеевика, рассчитывается по формуле L = P / (3,14 ∙d ∙∆Т), где:

• L — длина трубы (м);
• d — сечение трубы (м);
• ∆Т — разность температур нагретой и холодной воды (оC);
• P — мощность теплообменника на каждые 10 л воды (кВт).

По мнению специалистов, на каждые 10 л воды должно приходиться не менее 1,5 кВт тепловой энергии. С учётом этого можно рассчитать длину трубы для изготовления змеевика.

Например, рассчитаем материал для змеевика, который будет установлен в бойлер ёмкостью 200 л. Температура холодной воды, поставляемой в ёмкость, будет равняться 15 оС, а после нагрева необходимо получить воду с температурой 80 оС: L = 1,5 ∙20 / (3,14 ∙0,01 ∙65) ≈ 15 м.

Таблица: длина медного теплообменника для бойлеров ёмкостью 50–200 литров

Количество витков змеевика зависит от способа изгиба и расстояния между элементами. Обычно змеевик располагается так, чтобы расстояние между витками и стенками резервуара было не менее 10–12 см. Расстояние между витками не должно быть менее 5 см. Расчётные значения для накопительных резервуаров различного объёма можно увидеть в таблице выше.

Если бойлер косвенного типа необходимо оборудовать трубчатым электронагревателем, то мощность высчитывается исходя из того, что для быстрого нагрева 50 л воды необходим ТЭН мощностью не менее 1,5 кВт. Кроме того, любой комбинированный бойлер должен быть оборудован термостатом.

Положительные и отрицательные характеристики

Рассматривая плюсы и минусы косвенных водогрейных приборов, надо остановиться на главном преимуществе – экономия энергоресурсов. За газовый и электрический бойлер придется отдельно платить. Энергию косвенный водонагреватель получает бесплатно от работающей системы отопления.

Из других преимуществ выделяется:

• Длительный срок эксплуатации. Нагрев теплообменника не образует твердых накоплений. Накипь появляется при работе ТЭНа, но его включают не круглогодично, а только летом.
• Водонагреватель с двумя теплообменниками или системой «бак в баке» характеризуется высокой производительностью.
• Модель с дополнительно установленным ТЭНом сочетает два важных параметра: экономичность зимой, эффективность летом.
• Имея сварочный опыт косвенный водонагреватель можно сделать самостоятельно.

Минусом является сложность и дороговизна монтажа. Первый нагрев емкости осуществляется долго, но потом температура воды постоянно поддерживается. При отсутствии ТЭНа летом невозможно получить горячу воду.

Схема с использованием гидравлической стрелки

В «многоконтурных» системах отопления для уравновешивания потоков теплоносителя в различных частях схемы со своими циркуляционными насосами часто используют гидравлический распределитель: гидравлическая стрелка.

Такая схема подключения бойлера косвенного нагреваиспользует несколько линий отопления: радиаторный, теплый пол, контур нагрева бойлера и т.д. Она может функционировать и без гидравлического модуля, совмещенного с коллекторами, но тогда необходимо предусмотреть установку балансировочных вентилей для компенсации перепадов давления в различных «ветках» системы.

При проектировании таких систем обязательно необходимо использовать опыт профессионалов-практиков.

Схема подключения

Нагреватель воды, даже самый надежный и добротно сделанный, может не дать хорошего результата. Основной причиной такого развития событий является неграмотная схема подключения или нарушение оптимальных принципов построения системы

Максимальное внимание стоит уделить группе безопасности. Этот комплект часто монтируется на вводе холодной жидкости и заменяет простой клапан

Причина проста: если поломается термостат, рост температуры и давления может быть очень стремительным.

Только немедленный сброс жидкости наружу способен предотвратить взрыв. Группа безопасности по пропускной способности далеко опережает простые клапаны и эффективно справляется с этой задачей. В ней содержится встраиваемый обратный клапан, больше того, часть моделей содержит также сливающие либо отсекающие шаровые краны. Арматура для водоснабжения выпускается в широчайшем ассортименте, и нет никакой унифицированной архитектуры ее. Для ввода холодной жидкости применяется блок с резьбой в ½ либо ¾ дюйма.

Кроме этой детали и обратного клапана, ставится шаровой кран, который поможет отсечь воду. По умолчанию гнездо под манометр перекрыто. Но если владельцев интересует входное давление жидкости, они могут сами демонтировать заглушку и установить измеритель.

Строго говоря, сливной ключ работает не сам по себе, а в тесной связке с предохранительным клапаном (открывая его и освобождая воде путь в канализацию). Соединение с сифоном оснащается резьбой в 1 дюйм. Предусматривается дополнительно отверстие для забора воздуха. К сведению: рекомендуется формировать максимально изящный слив в канализационную трубу. Даже такая утилитарная часть только выиграет от качественного оформления.

Группы безопасности для бойлеров выпускают многие компании: как российские, так и иностранные. Различия между ними обусловлены, прежде всего, той емкостью бака, с которой они могут справиться. Так, изделие Stiebel Eltron ZH 1, несмотря на странный облик, вполне функционально и способно работает с резервуарами в 200—1000 л. Система оснащена запирающим вентилем, обратным и охранным клапанами (последний дополняется сливным патрубком). Есть и редуктор для снижения давления. Истинное германское качество оборачивается очень существенной ценой изделия.

Более простые модификации являются, по существу, только усовершенствованной версией клапана. Правильный выбор, кроме чисто финансовой составляющей и общей емкости, учитывает всегда диаметр резьбы. Подавляющее большинство групп безопасности подключается к сливам резьбой для гофры или имеет в комплекте поставки сифон. Что касается наличия дополнительных деталей, они расширяют возможности потребителя… но и увеличивают предъявляемый к оплате счет.

Что касается изготовителя, тут важно не столько имя фирмы, сколько ее добросовестность. Даже в азиатских странах многое делается как следует, а вот европейские марки сейчас уже не являются на 100% гарантией надежности

Но, кроме средств защиты, внимание стоит уделить и основной рабочей части, а именно подключению бойлера косвенного нагрева со встроенным ТЭН. Эта работа не имеет существенных отличий от присоединения устройства классического электрического типа

Сетевое напряжение через нуль и фазу подводится к вводным клеммам на термостате. Нуль крепится на винт к корпусу накопителя. Далее ноль соединяют с первым контактом ТЭН, второй крепят на вывод регулятора, а фазу вводят на вход регулирующего блока.

Степень нагрева регулируется также перед включением, но уже после заполнения

Важно: запуск должен производиться с включенным защитным аппаратом. Это позволит предотвратить неприятные неожиданности

Термостат в описанной схеме фактически замещает предохранитель. Отдельные модели отличаются конструктивным слиянием термостата и терморегулятора, но на сути работы это никаким образом не отразится

Выбору устройства защитного отключения стоит уделить особое внимание: от него зависит безопасность как самой техники, так и людей, которые будут ей пользоваться

Подсоединение непосредственно к бойлерным клеммам (без опосредования дополнительной розеткой) всеми специалистами признается наиболее правильным и рациональным решением. Если все же нужна дополнительная точка подключения, она должна ставиться лишь после дифференцирующего автомата. В случае острой необходимости рекомендуется получить консультацию опытного электрика.

Выбор бойлера косвенного включения

При выборе водонагревателя нужно обратить внимание на следующие параметры:

1. Какой объём. Необходимо определиться, для каких целей покупается, каков возможный расход, будут ли дополнительные точки. Не забывайте, что большой объём будет долго прогреваться.
2. Из какого материала выполнен змеевик — сталь или латунь. Они бывают съёмные и приваренные к баку. Как правило, латунные съёмные – они и предпочтительней.
3. Из какого материала выполнен бак. Недорогие модели зачастую выполнены не из нержавейки. Они имеют напыление, которое впоследствии покрывается трещинами, что приводит к быстрому износу.
4. Какой материал использован для утеплителя. Он должен быть из полиуретана, а не из поролона. Поролон имеет плохие теплоизолирующие характеристики, поэтому он не позволит полноценно работать устройству.

Водонагреватель нужный и полезный в быту электроприбор. На рынке предлагается огромное количество моделей — по стоимости и принципу работы. От самых бюджетных до премиум-класса. Так что, выбор сделать можно, не переплачивая лишнего. Остаётся только подобрать устройство, характеристики которого устраивают.

Что такое бойлер косвенного нагрева и какие они бывают

Водонагреватель или бойлер косвенного обмена — это бак с водой, в котором размещен теплообменник (змеевик или по типу водяной рубашки — цилиндр в цилиндре). Теплообменник подключен к котлу отопления или к любой другой системе, в которой циркулирует горячая вода или другой теплоноситель.

Нагрев происходит просто: через теплообменник проходит горячая вода от котла, она нагревает стенки теплообменника, а они, в свою очередь, передают тепло воде, находящейся в емкости. Так как нагрев происходит не напрямую, то и называется такой водонагреватель «косвенного нагрева». Нагревшаяся вода по мере необходимости расходуется на хозяйственные нужды.

Устройство бойлера косвенного нагрева

Одна из важных деталей в данной конструкции — магниевый анод. Он снижает интенсивность процессов коррозии — бак служит дольше.

Виды

Есть два типа бойлеров косвенного нагрева: со встроенным управлением и без. Бойлеры косвенного нагрева со встроенным управлением подключаются к системе отопления, работающей от котлов без управления. У них есть встроенный датчик температуры, собственное управление, которое включает/отключает подачу горячей воды в змеевик. При подключении оборудования такого типа все что надо — завести на соответствующие входы подачу и обратку от отопления, подключить подачу холодной воды и к верхнему выходу подключить гребенку раздачи горячей воды. На этом все, можно заполнять бак и начинать ее греть.

Обычные бойлеры косвенного нагрева работают в основном с автоматизированными котлами.  Во время монтажа необходимо в определенное место установить датчик температуры (есть отверстие в корпусе) и связать его с определенным входом котла. Далее делают обвязку бойлера косвенного нагрева в соответствии с одной из схем. Можно их подключить и к энергонезависимым котлам, но для этого требуются особые схемы (есть ниже).

Что ее надо помнить, что воду в бойлере косвенного нагрева можно нагреть чуть ниже температуры теплоносителя, циркулирующего в змеевике. Так что если котел у вас работает в низкотемпературном режиме и выдает, скажем +40°C, то максимальная температура воды в баке будет именно такой. Больше вы ее никак не сможете нагреть. Чтобы обойти это ограничение, есть комбинированные водонагреватели. В них есть змеевик и встроенный ТЭН. Основной обогрев в этом случае идет за счет змеевика (косвенного нагрева), а ТЭН только доводит температуру до заданной. Также такие системы хороши в паре с  твердотопливными котлами — вода будет теплой даже тогда, когда топливо прогорело.

Что еще можно сказать по особенностям конструкции? В больших по объему косвенниках устанавливают несколько теплообменников — это уменьшает время нагрева воды. Для уменьшения времени нагрева воды и для более медленного остывания бака, лучше выбирать модели с теплоизоляцией.

К каким котлам можно подключать

Бойлеры косвенного нагрева могут работать с любым источником горячей воды. Подойдет любой водогрейный котел — твердотопливный — на дровах, угле, брикетах, пеллетах. Можно подключить газовому котлу любого типа, электрическому или работающему на жидком топливе.

Схема подключения к газовому котлу со специальным выходом для бойлера косвенного нагрев

Просто, как уже писали выше, есть модели с собственным управлением, и тогда их установка и обвязка — более простая задача. Если же модель простая, приходится продумывать систему регулирования температуры и переключения котла с обогрева радиаторов, на обогрев горячей воды.

Формы баков и способы установки

Бойлер косвенного нагрева может устанавливаться на пол, может — навешиваться на стену. Настенные варианты имеют емкость не более 200 литров, а в напольные могут вмещать до 1500 литров. И в том и в другом случае есть горизонтальные и вертикальные модели. При установке настенного варианта крепление стандартное — кронштейны, которые монтируются на дюбеля подходящего типа.

Если говорить о форме, то чаще всего эти устройства сделаны в форме цилиндра. Практически во всех моделях все рабочие выводы (патрубки для подключения) выведены сзади. Так проще подключать, да и внешний вид лучше. На лицевой части панели есть места для установки датчика температуры или термореле, в некоторых моделях есть возможность установки ТЭНа — для дополнительного догрева воды при нехватке мощности отопления.

По типу установки они есть настенные и напольные, емкость — от 50 литров до 1500 литров

При установке системы, стоит помнить, что система будет работать эффективно только в том случае, если мощность котла будет достаточной.